DE69826885T2

DE69826885T2 - Werkzeug zum vermindern von reibung

Info

Publication number: DE69826885T2
Application number: DE69826885T
Authority: DE
Inventors: Neil Geoffrey MURRAY
Original assignee: Weatherford Lamb Inc
Current assignee: Weatherford Lamb Inc
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1998-11-03
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2018-11-04
Also published as: CA2309615C; DE69826885D1; NO20002106L; NO317687B1; EP1029146A1; EP1029146B1; NO20002106D0; AU9767798A; EP1029146A4; WO1999024690A1; CA2309615A1; AU739602C; US6585043B1; AU739602B2

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zentralisierer für den Einsatz in Bohranwendungen. Spezifischer ausgedrückt, die vorliegende Erfindung betrifft einen Zentralisierer mit außen vorstehenden Rollen, um axialen Widerstand minimal zu halten, und innen vorstehenden Rollen, um Rotationswiderstand zwischen dem Zentralisierer und einem Ölfeldrohr, wie z. B. in einem Casing, einem Liner oder einem Bohrstrang, zu reduzieren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Beim Bohren eines Bohrlochs werden Zentralisierer verwendet, um die benötigte Ausrichtung des Bohrstrangs aufrechtzuerhalten. Nach dem Bohren eines Bohrlochs kann ein Liner oder ein Casing mit Hilfe eines Zentralisierers im Bohrloch zentral ausgerichtet werden.
Beim Einzementieren eines Liners in einem Bohrloch ist es wünschenswert, dass der Liner rotieren kann, damit eine optimale Zementverteilung erzielt werden kann. Zentralisierer bestanden bisher immer aus einem röhrenförmigen Körper mit radial vorstehenden Rippen, wobei sich der Liner einfach in der Bohrung des Zentralisierers befand. Es wurden dem Bohrschlamm chemische Gleitmittel zugegeben, um die Reibung zwischen den Zentralisierern und dem Liner minimal zu halten. Chemische Gleitmittel sind effektiv, wenn der Liner in Bezug auf den Zentralisierer gedreht wurde. Das Anfangsdrehmoment, das zum Drehen des Liners benötigt wird, kann jedoch sehr groß sein und kann die Grenzen der Bohranlage übersteigen oder über das Drehmoment hinaus gehen, das die Liner-Verbindungen aushalten können.
Es ist auch wünschenswert, den Widerstand zwischen einem Bohrstrang und dem Bohrloch minimal zu halten, wenn ein Zentralisierer eingesetzt wird, um das von der Bohranlage benötigte Drehmoment zu reduzieren und um Belastungen der Komponenten der Bohranlage minimal zu halten.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zentralisierer bereitzustellen, der Reibung zwischen Zentraliserer und Bohrstrang, Casing oder Liner reduziert oder zumindest der Öffentlichkeit eine sinnvolle Auswahl bietet.
Somit wird ein Zentralisierer bereitgestellt, der Folgendes umfasst:
einen allgemein röhrenförmigen Körper mit einer Bohrung;
eine erste Gruppe von Rollen, die drehbar in Intervallen um den Körper herum befestigt und so positioniert sind, dass sie in die Bohrung des Körpers vorstehen, um Rotationswiderstand zwischen dem Zentralisierer und einem Ölfeldrohr zu reduzieren, und
eine zweite Gruppe von Rollen, die drehbar um den äußeren Umfang des Körpers herum befestigt sind und über den äußeren Umfang des Körpers hinaus vorstehen, um axialen Widerstand zwischen dem Zentralisierer und den Wänden des Bohrlochs zu reduzieren.
Das Ölfeldrohr kann ein Bohrstrang, ein Liner oder ein Casing sein. Der Körper des Zentralisierers kann eine einteilige oder eine zweiteilige Konstruktion sein.
Die Rollen sind vorzugsweise zylindrische Rollen, die sich an ihren Enden verjüngen. Die Achsen der zweiten Gruppe von Rollen sind vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Achse der Bohrung im Körper. Die Achsen der ersten Gruppe von Rollen sind vorzugsweise im Wesentlichen quer zur Achse der Bohrung des Körpers. Die Rollen sind vorzugsweise so ausgelegt, dass die Rolle im Falle eines Achsenbruchs im Zentralisiererkörper gehalten wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine Perspektivansicht eines Zentralisierers gemäß der Erfindung;
2 eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Zentralisierers;
3 eine Draufsicht auf den in den 1 und 2 gezeigten Zentralisierer, wenn dieser an einem Liner montiert ist;
4 die Rolleneinschlusskonstruktion.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die 1 bis 3 zeigen einen Zentralisierer mit allgemein röhrenförmigem Körper 1 und einer Bohrung 2 durch diesen und Sockeln 3 um die Peripherie davon. Die Achsen der Rollen 4 verlaufen im Wesentlichen quer zur Achse der Bohrung 2 und stehen nach außen über die Sockel 3 hinaus vor. Die Rollen 4 sind so positioniert, dass axialer Widerstand zwischen dem Zentralisierer und den Wänden eines Bohrlochs reduziert wird.
Die Rollen 4 haben vorzugsweise eine allgemein zylindrische Form, die sich an jedem Ende verjüngt, so dass sie der Form der Wand eines Bohrlochs besser entsprechen.
Die Achsen der Rollen 5 verlaufen im Wesentlichen parallel zur Achse der Bohrung 2 und stehen in die Bohrung 2 vor. Die Rollen 5 sind so positioniert, dass sie in die Außenfläche eines Ölfeldrohrs wie z. B. einen Bohrstrang, einen Liner oder ein Casing eingreifen. In dem in 3 gezeigten Beispiel greifen die Rollen 5 in eine am Liner 7 vorgesehene Hülse 6 ein. Die Hülse 6 kann aus Kunststoff oder Metall gebildet sein, obwohl Metall bevorzugt wird, um die Reduzierung von Widerstand zu fördern.
Man wird verstehen, dass die Rollen an verschiedenen Stellen vorgesehen werden können. So können beispielsweise die Positionen der Rollen 4 und 5 untereinander ausgetauscht werden, so dass sich die Rollen 4 in Regionen am oberen und unteren Ende befinden und die Rollen 5 zentral positioniert sind. Es wird bevorzugt, Gruppen von zwei oder mehr Rollen 4 und 5 für jede Ausrichtung an jedem Sockel vorzusehen, um die Last besser zu verteilen und die Ausrichtung korrekt zu halten.
Der Körper 1 kann ein- oder zweiteilig aufgebaut sein; ein zweiteiliger Aufbau kann dort geeignet sein, wo ein Zentralisierer an einem zusammengebauten Bohrstrang oder Liner oder Casing montiert werden muss. Der Körper 1 besteht vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff Die Rollen 4 und 5 bestehen vorzugsweise aus Metall, Keramik, Kunststoff oder Gummi. Es können vorzugsweise drei oder mehr Sockel um einen Körper 1 vorgesehen werden, aber 5 Sockel werden bevorzugt.
Nunmehr mit Bezug auf 4, diese Figur zeigt das Rolleneinschlussdesign in Bezug auf eine Rolle 4. Die Achse 9 befestigt die Rolle 4 am Körper 1. Die Rolle 4 hat Vorsprünge 10 neben Überhängen 11. Beim Zusammenbauen wird die Rolle 4 innerhalb des Zentralisierers von der Bohrung 2 in die in 4 gezeigte Position eingeführt. Dann wird die Achse 9 durch die Bohrung 12 eingeführt und befindet sich in der Bohrung 13 in der in 4 gezeigten Position. Die Achse 9 wird dann durch Schweißen 14 oder mit anderen geeigneten Befestigungsmitteln befestigt. Die Vorsprünge 10 beinhalten ausgesparte Abschnitte 15, damit keine zu starken Scherkräfte an den Enden der Rolle 4 auf die Achse 9 wirken. Im Falle eines Ausfalls einer Achse 9 wird die Rolle 4 von den Überhängen 11 in dem Zentralisierer festgehalten. Die Rollen 5 sind ähnlich aufgebaut. Dadurch wird verhütet, dass gebrochene Komponenten ein Hindernis verursachen.
Achse 9 besteht vorzugsweise aus Stahl und kann durch Nitrieren, Einsatzhärten oder Plattieren mit elektrolosem Nickel/Phosphor/PTFE oder anderen Plattierungen gehärtet werden.
Wo ein solcher Zentralisierer in Verbindung mit dem Bohrstrang verwendet wird, da müssen die Rollen starke Abnutzung aushalten können. In diesem Fall werden die Innenbohrung der Rollen neben der Achse und die Außenfläche der Rollen vorzugsweise mit einem Polykristall-Diamantmaterial (PDC) beschichtet. Hierbei handelt es sich um ein synthetisches Diamantmaterial, das eine extrem harte Oberfläche erzeugt, die einer hohen Abnutzung widersteht.
Der Zentralisierer kann einfach auf einem Abschnitt des Bohrstrangs, Casings oder Liners platziert werden, oder es können Spannflansche an beiden Enden vorgesehen werden, um den Zentralisierer in seiner Position festzuhalten.
Somit stellt die vorliegende Erfindung einen Zentralisierer bereit, der axialen und rotationalen Widerstand effektiv reduziert, besonders Rotationswiderstand zwischen einem Ölfeldrohr und dem Zentralisierer.
Wo in der vorangegangenen Beschreibung auf Einheiten oder Komponenten mit bekannten Äquivalenten Bezug genommen wurde, da gelten solche Äquivalente als hierin eingeschlossen, so als wenn sie individuell dargelegt worden wären.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar beispielhaft beschrieben, aber es ist zu verstehen, dass Verbesserungen und/oder Modifikationen hieran möglich sind, ohne vom Umfang der Erfindung gemäß Definition in den beiliegenden Ansprüchen abzuweichen.

Claims

Zentralisierer, der Folgendes umfasst: einen allgemein röhrenförmigen Körper (1) mit einer Bohrung; eine erste Gruppe von Rollen (5), die drehbar an dem Körper in Intervallen um den Körper herum befestigt und so positioniert sind, dass sie in der Bohrung (2) des Körpers vorstehen, um Rotationswiderstand zwischen dem Zentralisierer und einem Ölfeldrohr zu reduzieren; und eine zweite Gruppe von Rollen (4), die drehbar um den äußeren Umfang des Körpers herum befestigt sind und über den äußeren Umfang des Körpers hinaus vorstehen, um axialen Widerstand zwischen dem Zentralisierer und den Wänden eines Bohrlochs zu reduzieren.
Zentralisierer nach Anspruch 1, bei dem die Achsbolzen der ersten Gruppe von Rollen im Wesentlichen parallel zur Achse der Bohrung sind.
Zentralisierer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Achsbolzen der Rollen der zweiten Gruppe von Rollen allgemein transversal zur Achse der Bohrung sind.
Zentralisierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Gruppe von Rollen in Anordnungen von zwei oder mehr Rollen in beabstandeten Intervallen um den Körper herum vorgesehen sind.
Zentralisierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Gruppe von Rollen in Anordnungen von zwei oder mehr Rollen in Intervallen um den Körper herum vorgesehen sind.
Zentralisierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich die Rollen in Sockeln (3) befinden, die in beabstandeten Intervallen um den Körper herum vorgesehen sind.
Zentralisierer nach Anspruch 6, wobei drei oder mehr Sockel um die Peripherie des Körpers in beabstandeten Intervallen vorgesehen sind.
Zentralisierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Rollen in Hohlräumen in dem Körper untergebracht sind.
Zentralisierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich die Rollen der ersten Gruppe von Rollen in einem mittleren Bereich des Zentralisierers befinden und die Rollen der zweiten Gruppe von Rollen sich in Bereichen an den beiden Enden des Körpers befinden.
Zentralisierer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei sich Rollen der zweiten Gruppe von Rollen in einem mittleren Bereich des Körpers befinden und Rollen der ersten Gruppe von Rollen sich in Bereichen an den beiden Enden des Körpers befinden.
Zentralisierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Rollen und der Körper so dimensioniert sind, dass in dem Fall, dass ein Achsbolzen (9) in Verbindung mit einer Rolle ausfällt, die Rolle in dem Körper eingeschlossen bleibt.
Zentralisierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens einige Rollen interne Bohrungen zum Aufnehmen von Achsbolzen haben, die mit einem Polykristall-Diamantmaterial beschichtet sind.
Zentralisierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Außenflächen von wenigstens einigen Rollen mit einem Polykristall-Diamantmaterial beschichtet sind.
Zentralisierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens einige der Rollen eine allgemein zylindrische Form haben und sich an jedem Ende verjüngen.
Zentralisierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Körper einteilig aufgebaut ist.
Zentralisierer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Körper zweiteilig aufgebaut ist.